Что такое действующая электроустановка? Монтаж электрооборудованияи средств автоматизации Основные факторы опасности поражения электричеством

Классификация и характеристика электроустановок. Классификация электроприемников (ЭП). Характеристика ЭП. Краткая характеристика графиков нагрузок.

Цель лекции:

· рассмотреть классификацию и характеристики электроустановок,

· рассмотреть классификацию и характеристики электроприемников;

· рассмотреть краткую характеристику графиков нагрузок (индивидуальных ЭП, групповых ЭП).

2.1. Классификация и характеристика электроустановок

Система электроснабжения связана с технологическим процессом производства через электроустановки и приемники электрической энергии.

Электрическая установка (ЭУ) – совокупность машин, аппаратов, линий электропередачи, вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Согласно ПУЭ все ЭУ подразделяются на ЭУ до и выше 1 кВ. ЭУ могут работать как с изолированной, так и с глухозаземленной нейтралью. ЭУ выше 1 кВ подразделяются на установки с малыми и большими токами замыкания на землю.

Укрупнено, основную часть ЭУ можно разделить на следующие группы:

Силовые общепромышленные установки;

Преобразовательные установки;

Электротермические установки;

Электросварочные установки;

Осветительные установки.

Силовые общепромышленные ЭУ : компрессорные, вентиляционные, насосные и т.п. Потребители этой группы создают нагрузку равномерную и симметричную по всем трем фазам. Мощность их колеблется в широких пределах от единиц до сотен кВт. Коэффициент мощности достаточно стабилен в пределах 0,8 ÷ 0,85. По надежности электроснабжения их следует отнести к электроприемникам 1-й категории.

Преобразовательные ЭУ предназначены для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный, преобразования промышленной частоты 50 Гц в токи частотой отличающейся от 50 Гц. Потребители этой группы создают нагрузку, на стороне первичного напряжения, по всем трем фазам симметричную и равномерную. Мощность их колеблется в широких пределах от десяток до тысяч кВт. Коэффициент мощности колеблется в пределах 0,6 ÷ 0,8. Перерыв питания ЭУ в основном связан с недоотпуском продукции. Поэтому их следует отнести к потребителям 2-й категории.

Электротермические ЭУ – дуговые, индукционные и печи сопротивления.

Дуговые печи (сталеплавильные, печи для плавки цветных металлов, руднотермические печи). Нагрузка, на стороне первичного напряжения понижающего трансформатора, симметричная и равномерная. Мощность их колеблется в широких пределах от десятков до сотен тысяч кВт. Коэффициент мощности колеблется в пределах 0,7 ÷ 0,8. По надежности электроснабжения их следует отнести к электроприемникам 1-й категории.

Индукционные плавильные и закалочные печи (высокочастотные). Электроприемники этой группы представляют симметричную трехфазную нагрузку, на стороне первичного напряжения силовых трансформаторов. Мощность их колеблется в широких пределах от десяток до сотен кВт. Коэффициент мощности колеблется в пределах 0,7 ÷ 0,8. Перерыв электроснабжения ЭУ в основном связан с недоотпуском продукции. Поэтому, по надежности электроснабжения, их следует отнести к электроприемникам 2-й категории.

Печи сопротивления. Эти ЭП выполняются как трехфазными, так и однофазными. Трехфазныепечи сопротивления создают симметричную нагрузку по фазам. Однофазные печи – не симметричную нагрузку. Мощность их колеблется от единиц до десятков кВт. Коэффициент мощности практически можно принимать единице. По надежности электроснабжения их следует отнести к потребителям 2-й категории.

Электросварочные ЭУ работают как на переменном, так и на постоянном токе.

Электросварочные установки переменного тока могут быть трехфазными и однофазными. Режим работы повторно-кратковременный. Электросварочные установки постоянного тока состоят из преобразовательного агрегата, как правило, трехфазного. Нагрузка в питающей сети переменного тока распределяется по трем фазам равномерно, но сохраняет неравномерный график нагрузки. Коэффициент мощности электросварочных установок (для ручной сварки) колеблется в пределах 0,3 ÷ 0,5. По надежности электроснабжения их следует отнести к электро-приемникам 3-й категории.

Электроосветительные установки представляют однофазную нагрузку. Благодаря небольшой мощности электроприемника и при правильном распределении нагрузки по фазам можно считать нагрузку симметричной. Характер нагрузки равномерный. Коэффициент мощности зависит от типа источника света. В тех производствах, где отключение освещения угрожает безопасности людей, применяются специальные системы аварийного освещения.

2.2. Классификация приемников электрической энергии

Приемник электрической энергии (ЭП)– электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (или электрическую энергию, но с другими параметрами).

Специфика технологических процессов различных производств предъявляет определенные требования к характеристикам и конструктивному исполнению электроприемников и, как следствие, большому их разнообразию.

Все ЭП классифицируются по различным показателям:

По электротехническим показателям;

По режиму работы;

По надежности электроснабжения;

По исполнению защит от воздействия окружающей среды.

Рассмотрим более подробно классификацию электроприемников по их показателям.

По электротехническим показателям

Из всего многообразия электроприемники силовых общепромышленных электроустановок можно разделить на:

ЭП трехфазного тока напряжением выше 1 кВ, частотой 50 Гц;

ЭП трехфазного тока напряжением до 1 кВ, частотой 50 Гц;

ЭП однофазного тока напряжением до 1 кВ, частотой 50 Гц;

ЭП, работающие с частотой отличной от 50 Гц;

ЭП постоянного тока.

Условия применения электрооборудования отличаются большим разнообразием:

Эти условия оказывают существенное влияние на безопасность, безотказность и эффективность работы различного оборудования.

Для обеспечения высокого уровня безопасности и надёжности электрооборудование, применяемое в электроустановках, по конструктивному исполнению должно соответствовать определённым условиям его работы.

Эти обстоятельства должны учитываться при:

проектировании электроустановок;

выполнении организационных и технических мер;

производстве монтажных работ;

ремонте и эксплуатации электрооборудования.

Для выполнения единых требований по устройству электроустановок и электропомещений, установления области применения электрооборудования с определёнными конструктивными особенностями, обеспечению надёжной его работы в соответствующих условиях и режимах работы, а также для выполнения требований безопасного производства работ нормативными документами – введена определённая классификация .

Электроустановки (ЭУ) – совокупность машин, аппаратов, линий электропередач и вспомогательного оборудования (вместе с помещениями), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения и преобразования электрической энергии в другие виды энергии.

По условиям защиты от атмосферных воздействий:

открытые (наружные) – не имеющие защиты;

закрытые (внутренние) – размещённые внутри помещений.

• свыше 1000 В – более высокие требования по устройству, конструктивному исполнению, квалификации персонала, выполнению организационных и технических мероприятий.

Электропомещения – помещения или часть их (отгороженная), в которых расположено электрооборудование (ЭУ), доступные только для квалифицированного обслуживающего персонала (специальная подготовка, ТБ, экзамены, квалификация).

Классифицируются ЭП (по ПУЭ):

По характеру окружающей среды (относительная влажность):

По опасности поражения людей электрическим током различают помещения:

• с повышенной опасностью (сырость, токопроводящая пыль, токопроводящие полы, высокая температура, возможность одновременного прикосновения человека к корпусам электрооборудования и к заземлённым конструкциям, аппаратам, механизмам).

Хотя бы наличие одного из этих факторов.

особо опасные (особая сырость, химически активные или органические среды, одновременное наличие двух и более факторов повышенной опасности);

без повышенной опасности – отсутствие факторов повышенной или особой опасности.

По степени возможности образования взрывоопасных смесей взрывоопасные зоны ЭУ распределяются на классы.

Вместо помещений – зоны, которые могут занимать всё помещение или его часть. Эти зоны определяются технологами с электриками при проектировании или эксплуатации. ПУЭ установлены следующие классы взрывоопасных зон:

B-I – зоны, выделяются где газы или пары ЛВЖ, которые могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных условия работы;

B-Iа – тоже самое, но при авариях или неисправностях;

B-Iб – отличие от B-Iа –наличие горючих газов с резким запахом, газообразного водорода, лаборатории с небольшим количеством газов или ЛВЖ;

B-Iг – пространство у наружных установок и технологических установок с горючими газами и ЛВЖ.

Размеры взрывоопасных зон – 0,520 м по вертикали и горизонтали от места образования взрывоопасных смесей.

B-II – зоны в помещениях, где возможно образование взрывоопасных смесей воздуха с горючей пылью или волокном в нормальных условиях;

B-IIа –тоже самое, но при авариях и неисправностях.

К взрывоопасным относятся также помещения не имеющие взрывоопасных технологий и материалов, но отделённые от взрывоопасных стенами.

По степени образования горючих веществ.

Пожароопасные помещения или наружные установки – в которых периодически или постоянно обращаются, применяются, хранятся или образуются при нормальных технологических процессах горючие вещества.

По степени опасности также помещения подразделяются на пожароопасные зоны следующих классов:

П-I – зоны в которых обращаются горючие жидкости с С вспышки выше 61С;

П-II – зоны в помещениях которых выделяются горючие пыли или волокна с пределом воспламенения более 65 к объёму воздуха;

П-IIа – зоны в помещениях, содержащих твёрдые горючие вещества;

П-III – зоны вне помещений, содержащие горючие жидкости с С вспышки выше 61С или твёрдые горючие вещества.

Электроустановками называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

По напряжению различают электроустановки:

- до 1000 В ;

- свыше 1000 В .

По расположению электроустановки бывают:

- открытые или наружные (установки, защищенные сетками или навесами, рассматривают как наружные);

- закрытые или внутренние.

В отношении опасности поражения людей и животных электрическим током помещения с электроустановками делятся на следующие категории:

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

а) сырости или проводящей пыли;

б) токопроводящих полов;

в) высокой температуры;

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

- особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий:

а) особой сырости;

б) химически активной среды;

в) одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности.

- помещения без повышенной опасности , в которых отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность.

По условиям окружающей среды помещения, в которых располагаются электроустановки, делятся на следующие категории:

- сухие помещения (относительная влажность не превышает 60%). Это отапливаемые помещения обслуживающего персонала, общежития, отапливаемые склады, подсобные помещения в ремонтно-механических мастерских и т. п.;

- пыльные помещения (по условиям производства в них выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п.) - помещения для дробления сухих концентрированных кормов, комбикормовые заводы, склады цемента и других сыпучих негорючих материалов.;

- влажные помещения (пары или конденсирующаяся влага выделяются лишь временно, в небольших количествах, относительная влажность более 60%, но не превышает 75%) - залы столовых, лестничные клетки, кухни жилых помещений, неотапливаемые склады и т. п.;

- сырые помещения (относительная влажность длительно превышает 75%) - овощехранилища, доильные залы, молочные, кухни общественных столовых и т. п., а также, при наличии установок микроклимата, коровники, телятники, свинарники, птичники и другие животноводческие помещения.;

- особо сырые помещения (относительная влажность воздуха близка к 100%, потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой) - моечные в мастерских, кормоцеха для приготовления влажных кормов, теплицы, парники, а также наружные установки под навесами.;

- особо сырые помещения с химически активной средой (при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, постоянно или длительно в помещении содержатся пары аммиака, сероводорода и других газов невзрывоопасной концентрации или же образуются отложения, действующие разъедающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования). Это склады минеральных удобрений, животноводческие помещения при отсутствии в них установок по созданию микроклимата.

- пожароопасные помещения класса П1, например склады минеральных масел. То же, класса П II, например деревообделочные цеха, зернохранилища. То же, класса П IIа - склады для хранения горючих материалов, животноводческие помещения при хранении на чердаках сена и соломы.

- взрывоопасные помещения - аккумуляторные, хранилища нефтепродуктов и т. п.

В зависимости от характеристики помещений и электроустановок, которые в них располагаются, к выбору, исполнению и установке машин, аппаратов, приборов, а также к выбору и прокладке электрических проводов и кабелей в предъявляются различные требования, выполнение которых обеспечивает надежность и безопасность обслуживания электроустановок.

По возгораемости строительных материалов конструкции зданий и поверхностей помещений делятся на следующие группы:

1. Несгораемые конструкции, под воздействием огня или высокой температуры они не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.

2. Трудносгораемые конструкции под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня.

3. Сгораемые конструкции под воздействием высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

По способу хранения электрооборудование делится на следующие группы.

1. Электрооборудование, не требующее защиты от атмосферных осадков, подлежит хранению на открытых площадках и эстакадах.

2. Электрооборудование, требующее защиты от прямого попадания атмосферных осадков и нечувствительное к температурным колебаниям, подлежит хранению в полуоткрытых складах под общими или индивидуальными навесами.

3. Электрооборудование и электроконструкции, требующие защиты от атмосферных осадков и сырости и малочувствительные к температурным колебаниям, а также все мелкие детали подлежат хранению в закрытых неутепленных складах.

4. Приборы и ответственные механизмы, чувствительные к температурным колебаниям, подлежат хранению в закрытых утепленных складах.

Электрооборудование (Э) и электротехнические устройства (ЭУ) в отношении защиты персонала от прикосновения к токоведущим и движущимся частям и от попадания внутрь оборудования посторонних предметов, жидкости и пыли (ГОСТ 18311-80*) разделяют на следующие основные виды: влагостойкое, открытое, защищенное, водозащищенное, брызгозащищенное, каплезащищенное, пылезащищенное, закрытое, герметичное, взрывозащищенное.

В ГОСТ 14254-80 установлены характеристики степеней защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри оболочки, а также степеней защиты встроенного в оболочку оборудования от попадания твердых посторонних тел и обозначения этих характеристик.

В таблице 1.1 представлены классы электротехнических изделий по способу защиты человека.

Таблица 1.1 Классы электрооборудования, применяемого в электроустановках напряжением до 1000 В

Характеристики степеней защиты оболочек электрооборудования напряжением до 1000 В от поражения персонала и от влияния внешней среды приведены в таблице 1.2 .

Таблица 1.2 Характеристики степеней защиты оболочек электрооборудования напряжением до 1000 В

Обозначения степеней защиты оболочек аппаратов приведены в таблице 1.3 , электрических машин в таблице 1.4 .

Условное обозначение степени защиты содержит следующие данные:

IP - первые буквы английских слов International Protection, обозначающих защиту по международным нормам;

Первая цифра указывает степень защиты от соприкосновения и попадания посторонних тел;

Вторая цифра указывает .

Таблица 1.3 Условные обозначения степеней защиты оболочек электрических аппаратов напряжением до 1000 В

Таблица 1.4 Условные обозначения степеней защиты электрических машин напряжением до 1000 В

Пример: оболочка электрического оборудования, предохраняющая персонал от возможности соприкосновения пальцев с токоведущими или движущимися частями электрооборудования, предохраняющая оборудование от попадания твердых тел диаметром не менее 12,5 мм и от дождя, падающего на оболочку под углом не более 60° к вертикали, обозначается IР23.

В ГОСТ 18311-80* для отдельных видов электрооборудования и электротехнических устройств названы следующие соответствующие степени защиты по ГОСТ 14254-80:

Открытое - IР00;

Защищенное - со всеми степенями защиты, кроме IР00;

Водозащищенное- IР55, IР65, IР56, IР66;

Брызгозащищенное- IР34, IР44, IР54;

Каплезащищенное -IР01, IР11, IР21, IР31, IР41, IР51, IР12, IР22, IР32, IР42, IР13, IР23, IРЗЗ, IР43;

Пылезащищенное - IP50, IР51, IР54, IР55, IР65, IР66, IР67, IР68;

Герметичное -IР60, IР65, IР66, IР67, IР68.

Способ охлаждения электрической машины обозначается символом IC (International Cooling) и цифрами.

Электрические машины со степенями защиты IР54 и IР44 выпускаются со способом охлаждения IС0141.

Первые две цифры (01) определяют, что внешняя поверхность машины обдувается вентилятором, насаженным на вал машины и охлаждающим машину окружающим воздухом через ее оболочку. Следующие две цифры (41) относятся к внутренней части машины и означают, что воздух внутри машины приводится в движение самим ротором или дополнительным внутренним вентилятором, и тепло внутри машины передается окружающей среде через поверхность станины, которая может быть гладкой или с ребрами.

Способ охлаждения IС0041 отличается от предыдущего отсутствием внешнего вентилятора. При способе охлаждения IС0151 обмен теплотой между воздухом внутри и вне машины происходит с помощью встроенного охладителя. Способ охлаждения IС01 имеют машины в исполнении IР23.

Объекты, возводимые для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества, называются сооружениями. По геометрическому признаку все они делятся: на объемные (здания всех видов и назначений), площадочные (спортплощадки, складские территории) и линейные (дороги, воздушные линии электропередачи, наружные трубопроводы) .

Сооружения, расположенные выше планировочной отметки территории, называются надземными (эстакады, путепроводы, башни), ниже планировочной отметки - подземными (подвалы, кабельные линии) и глубинными (колодцы, скважины).

Значительную часть сооружений составляют здания, которые, как правило, характеризуются наличием помещений, необходимых для деятельности человека. По назначению здания подразделяются на жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные и складские. К общественным зданиям относятся детские учреждения, учебные, торговые, медицинские, культурные, спортивные заведения и др.

СНиП предусматривает также классификацию зданий и сооружений в зависимости от числа этажей: промышленные здания подразделяются на одноэтажные и многоэтажные, гражданские - на одноэтажные, малоэтажные (2 или 3 этажа), многоэтажные (до 10 этажей) и высотные (более 10 этажей).

По роду материала наружных стен различают каменные здания (из естественного или искусственного камня), деревянные и смешанные.

По виду несущего остова различают здания с несущими наружными и внутренними стенами, каркасные и комбинированные (например, коробчатое с несущими наружными стенами и внутренним каркасом).

Любое здание или сооружение состоит из конструктивных элементов, выполняющих определенные функции. Основными из них являются фундамент, стены, опоры, перекрытия, крыша, перегородки, лестницы, окна, фонари и двери.

Фундамент - это подземная конструкция, воспринимающая нагрузки от здания и передающая их основанию, т.е. грунту. Плоскость, которой фундамент опирается на грунт, называется подошвой, а расстояние от подошвы до поверхности земли - глубиной заложения фундамента.

Стены отделяют помещения от внешнего пространства (наружные) или от соседних помещений (внутренние). Они могут быть несущими , воспринимающими кроме собственного веса нагрузку от перекрытий и крыши и передающими ее фундаменту; самонесущими , воспринимающими собственный вес и нагрузку от ветра и передающими эту нагрузку на фундамент; ненесущими , опирающимися на каркас и воспринимающими собственный вес в пределах одного этажа. Огнестойкая и, как правило, глухая стена называется брандмауэром.

Опорами называются столбы или колонны, которые поддерживают перекрытия и крышу (а иногда и стены) и передают нагрузки от них на фундамент.

Перекрытиями называются конструкции, разделяющие здание по высоте. Они принимают и передают на стены или опоры приходящиеся на них нагрузки и, кроме того, обеспечивают пространственную жесткость здания. В зависимости от места установки перекрытия могут быть подвальными, междуэтажными и чердачными.

Крыша служит верхним ограждением здания или сооружения, защищающим его от внешних атмосферных воздействий. Водонепроницаемую оболочку крыши называют кровлей , а пространство между крышей и чердачным перекрытием - чердаком . В современном строительстве чердачное перекрытие часто объединяют с крышей, и тогда такая конструкция носит название бесчердачного покрытия, или совмещенной крыши.

Перегородки - это внутренние стены, разделяющие этаж на отдельные помещения. Так же, как и стены, они могут быть несущими и ненесущими в зависимости от характера воспринимаемой нагрузки.

Лестницы служат для сообщения между этажами и, как правило, располагаются в помещениях, огражденных стенами - лестничных клетках.

Окна предназначены для естественного освещения помещений и их проветривания. Если для освещения и проветривания помещения (картинной галереи или цеха с пыльным производством) окон недостаточно, в перекрытиях устраивают фонари - большие проемы с остекленными подвижными рамами.

Двери служат для сообщения между помещениями (внутренние) или между помещениями и наружным пространством (наружные). В промышленных, складских и других зданиях для доставки оборудования и материалов предназначены ворота .

В состав здания могут также входить и другие элементы - крыльцо, балкон и т.д.

При проектировании зданий и сооружений предусматривают искусственное освещение и различные санитарно-технические устройства для обеспечения отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, газоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, канализации и др.).

Функционирование электрического хозяйства (электрики), как и работа любой сложной технической системы, сопровождается появлением отрицательного воздействия на работающий персонал и окружающую среду. Опасный производственный фактор - это фактор, воздействие которого в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению состояния здоровья работающих или необратимым отрицательным воздействиям на окружающую среду.
Безопасность системы электроснабжения - свойство сохранять с некоторой вероятностью безопасное состояние при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документацией. Безопасность - отсутствие опасности, предупреждение опасности, можно рассматривать в трех аспектах: 1) как состояние, при котором отсутствуют факторы, опасные и вредные для людей и окружающей среды; 2) как свойство не допускать с некоторой вероятностью ситуации, опасные и вредные для людей и окружающей среды; 3) как систему мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей и окружающей среды от опасных и вредных производственных факторов.
Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от следующих параметров:
рода тока и величины напряжения и тока;
частоты переменного электрического тока;
пути протекания тока через тело человека;
продолжительности воздействия электрического тока или электрического, магнитного или электромагнитного полей на человека;
условий внешней природной и производственной среды;
индивидуальных особенностей людей.
Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Обычно выделяют два вида
поражений электрическим током: местные электрические травмы и электрический удар. Местные электрические травмы, ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.
Электрический ожог возможен при прохождении через тело человека значительных токов, в результате выделения тепла и нагрева пораженных тканей до температуры более 60 °С. Возможны также ожоги и без прохождения тока через тело человека, например, электрической дугой или при прикосновении к сильно нагретым частям электрооборудования, от разлетающихся раскаленных частиц металла и т. д.
Электрические знаки (метки тока) возникают при хорошем контакте с токоведущими частями. Они представляют собой припухлость с затвердевшей в виде мозоли кожей серого или желтовато-белого цвета, круглой или овальной формы. Края электрического знака резко очерчены белой или серой каймой. Природа электрических знаков не выяснена. Предполагается, что они вызваны химическими и механическими действиями тока.
Электрометаллизация кожи - проникновение под поверхность кожи частиц металла вследствие разбрызгивания и испарения его под воздействием тока, например при горении дуги.
Электроофтальмия - поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги или ожогов.
Механические повреждения (ушибы, переломы и пр.) имеют место при падении с высоты вследствие резких непроизвольных движений или потери сознания, вызванных действием тока.
Электрический удар наблюдается при воздействии малых токов при небольших напряжениях. Ток действует на нервную систему и на мышцы, вызывая паралич пораженных органов. Паралич дыхательных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу. Прохождение тока может вызвать фибрилляцию сердца - беспорядочное сокращение и расслабление мышечных волокон сердца. Опытным путем установлено, что большие значения тока и напряжения более опасны. Наиболее опасен переменный ток. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность. В табл. 1 приведены значения постоянного и переменного тока, оказывающие определенные воздействия на человека.

Таблица 1. Воздействие постоянного и переменного тока на человека

Обычно выделяют следующие пороговые значения тока: порог ощущений тока - наименьший ощутимый ток (0,5-1,5 мА); порог неотпускающего тока - наименьший ток, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (6-10 мА); смертельный ток (100 мА и более). Пороговые значения зависят от индивидуальных особенностей людей, а опасность поражения током зависит не только от длительности, величины тока и напряжения, но и ряда других факторов: пути тока в теле человека, состояния внешней среды и других. Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце.
По применяемым мерам по электробезопасности различают следующие виды электроустановов: 1) выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими - более 500 А - токами замыкания на землю); 2) выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю); 3) до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью; 4) до 1 кВ с изолированной нейтралью.
Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называют трехфазную электрическую сеть выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Под коэффициентом замыкания на землю понимается отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).
Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.
Величина тока и путь его протекания через тело человека зависят от схемы прикосновения к частям электроустановок, находящимся под напряжением; состояния изоляции токоведущих частей; режима работы нейтрали источника питания, величины сопротивления тела человека и от ряда других обстоятельств. Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть двухполюсными и однополюсными.
Наиболее опасным считается двухполюсное прикосновение, когда ток через тело человека определяется линейным напряжением и его сопротивлением и проходит по одному из самых опасных путей: «рука-рука» т и «рука-нога». Случаи двухполюсного прикосновения относительно редки.
Наиболее частыми случаями являются однополюсные прикосновения, когда в тяжести поражения важную роль играет режим работы нейтрали. При прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивление изоляции и емкости относительно земли двух других фаз, и ток через тело человека ограничивается его сопротивлением, а также эквивалентным сопротивлением изоляции и переходным сопротивлением «ноги-земля».

В случае однополюсного прикосновения к одной из фаз сети с изолированной нейтралью при наличии одновременного замыкания на землю другой фазы, когда сопротивление этой фазы становится небольшим, человек оказывается под линейным напряжением, как при двухполюсном прикосновении. При прикосновении человека к нетоковедущим металлическим частям электроустановки в сети с изолированной нейтралью, оказавшейся под напряжением вследствие нарушения изоляции, часть тока замыкания на землю проходит через тело человека. В указанных электрических сетях ток замыкания на землю зависит от состояния изоляции (сопротивление токам утечки) и емкостного сопротивления или, другими словами, от протяженности электрической сети и ее технического состояния. Поэтому в электроустановках напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью безопасность персонала обеспечивается при сравнительно небольшой протяженности сети и высоком уровне сопротивления изоляции, что, в свою очередь, обеспечивается путем непрерывного контроля изоляции, своевременного и быстрого отыскания и устранения мест ее повреждения. Если электрические сети разветвленные или имеют напряжение выше 1 кВ, емкость сети значительна и система с изолированной нейтралью теряет свое преимущество, так как снижается сопротивление участка цепи «фаза-земля», и в таких случаях предпочтение должно отдаваться, особенно в электроустановках напряжением до 1 кВ, сети с заземленной нейтралью.
При однополюсном прикосновении человека в электрической сети с заземленной нейтралью он оказывается под фазным напряжением, и ток проходит через тело человека, землю и заземленную нейтраль.
При прикосновении человека к одной из фаз электрической сети с заземленной нейтралью в то время, когда другая фаза будет иметь замыкание на землю, к телу человека будет приложено напряжение больше фазного, но меньше линейного. При прикосновении человека к нетоковедущим частям электроустановки, имеющей нарушение изоляции (пробой на корпус), он оказывается включенным в цепь «фаза-корпус-тело человека-земля-заземленная нейтраль» параллельно цепи «фаза-корпус-земля-заземленная нейтраль». Во всех рассмотренных случаях прикосновения большую роль играет любое добавочное сопротивление, включенное последовательно с сопротивлением тела человека (сопротивление пола, обуви, защитных средств).
Во всех случаях соединения частей электроустановки, находящихся под напряжением, с землей или с металлическими нетоковедущими частями, не изолированными от земли, от них в землю проходит ток через электрод, который осуществляет контакт с землей. Специальный металлический электрод, находящийся в соприкосновении с землей, принято называть заземлителем.
Электробезопасность обеспечивается: конструкцией электроустановок; техническими способами и средствами; организационными и техническими мероприятиями.
Для безопасности труда персонала необходимо:
соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;
применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;
применение надлежащей изоляции, а в отдельных случаях - повышенной;
применение двойной изоляции;
компенсация емкостных токов замыкания на землю;
надежное и быстродействующее автоматическое отключение частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением и поврежденных участков сети, в том числе защитного отключения;
заземление или зануление корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции;
выравнивание потенциалов;
применение разделительных трансформаторов;
применение напряжений < 42 кВ переменного тока частотой 50 Гц и < 110 В постоянного тока;
использование предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;
применение устройств, снижающих напряженность электрических полей;
использование защитных средств и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического поля, в которых напряженность превышает допустимые нормы.
Все перечисленные мероприятия представляют конструктивные и технические способы и средства обеспечения безопасности. Ни одну из перечисленных выше мер нельзя считать универсальной.
В электрических сетях с изолированной нейтралью ток замыкания на землю зависит не только от сопротивления изоляции, но и от ее емкости, а последняя - от протяженности электрической сети и ее геометрических параметров. В процессе эксплуатации емкость электрической сети меняется лишь с изменением объема включенных под напряжение элементов сети. Снижение емкостной составляющей тока замыкания на землю в сети достигается включением параллельно с ее емкостью индуктивности. Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю осуществляется в электрических сетях напряжением выше 1 кВ.

Глава девятая

ОСНОВНЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

9.1. Классификация электроустановок.

В § 3.1 было показано, насколько электрический ток опасен для организма человека, приведены значения тока, который, проходя через тело человека, может вызвать ту или иную степень поражения - электрическую травму.

Включение человека в цепь электрического тока возможно при случайном прикосновении или даже приближении частей его тела на недопустимое расстояние к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением. Поражение электрическим током возможно и во время прикосновения к конструктивным нетоковедущим металлическим частям электроустановки, нормально не находящимся под напряжением, но оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции (например, обмоток электрических машин и аппаратов, проводов и кабелей и других элементов электрооборудования).

В этих случаях ток, проходящий через человека, будет существенно зависеть как от напряжения электроустановки, схемы включения человека в электрическую цепь, так и от особенностей помещения (температура, влажность, наличие химически активных веществ и др.).

Согласно ПУЭ (разд. I «Общие правила») безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться путем применения надлежащей изоляции, соблюдения соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем их закрытия, ограждения, применения блокировки аппаратов и ограждений, заземления или зануления корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции и ряда других мер, рассмотренных ниже.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью;

электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная сеть напряжением выше 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициентом замыкания на землю называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. Электрические сети с номинальным напряжением 110 и 220 кВ имеют нейтрали источника питания (повышающего трансформатора), заземленные на питающих подстанциях. В целях уменьшения значений токов короткого замыкания, в частности однофазного замыкания на землю, используется включение в нейтрали резисторов или реакторов. От районных повышающих трансформаторных подстанций по линиям электропередачи (обычно воздушным) получают питание понижающие трансформаторы, устанавливаемые на главных понизительных подстанциях промышленных предприятий (ГПП) или районных (городских) подстанциях.

Электроустановками напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю, т. е. с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое сопротивление, являются электрические сети на второй ступени электроснабжения от энергосистем напряжением 10 (6), 20 и 35 кВ, питающие заводские (городские, сельские) и цеховые трансформаторные подстанции. Источником их питания служат понижающие трансформаторы ГПП или районных трансформаторных подстанций, вторичные обмотки которых соединяют в треугольник или звезду и нейтрали изолируют от земли или заземляют через специальные аппараты с большим индуктивным сопротивлением (заземляющие реакторы). В этих сетях в случае замыкания одной из фаз на землю не образуется цепи короткого замыкания, а ток замыкания зависит от состояния изоляции сети и емкости относительно земли.

Электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью широко применяют для электроснабжения осветительной и силовой нагрузок на промышленных предприятиях, в городском и сельском хозяйстве. Электрические сети этих электроустановок питаются от вторичных обмоток понижающих трансформаторов на второй ступени электроснабжения с номинальным напряжением 400/230. В и служат для питания электродвигателей на номинальное напряжение 380 В и осветительных приборов на 220 В. Это четырехпроводные трехфазные сети, нейтраль источников питания (трансформаторов или генераторов) которых заземляется на подстанции наглухо. Это могут быть также сети, питающиеся непосредственно от трехфазных генераторов номинальным напряжением 400/230 В.

Электрические сети напряжением до 1000 В с изолированной от земли нейтралью - сети на номинальное напряжение потребителей 220, 380 или 660 В, питаются от трехфазных трансформаторов или генераторов, нейтрали и фазы которых не имеют глухого заземления, но присоединены к заземлению через пробивной предохранитель. Эти электросети применяют для питания электроприемников, работающих в условиях повышенной опасности поражения электрическим током (торфяные предприятия, угольные шахты и др.). Пробивной предохранитель служит защитой от возможных перенапряжений во вторичных цепях в случае перехода высшего напряжения первичной обмотки понижающего трансформатора во вторичную цепь при пробое изоляции между его обмотками.

Пробивной предохранитель представляет собой разрядник с воздушным промежутком между двумя электродами, один из которых присоединен к вторичной обмотке понижающего трансформатора, а Другой- к рабочему заземлению. Воздушный промежуток, калиброванный тонкой слюдяной пластинкой с отверстиями, при повышении напряжения относительно земли выше 300-400 В пробивается, и через искровой разряд вторичная обмотка замыкается на землю. Тем самым исключается появление во вторичной сети напряжения, передаваемого от высоковольтной первичной обмотки через место повреждения изоляции во вторичную сеть.

Как показывают практика и научные исследования большое значение в исходе поражения человека электрическим током имеет состояние окружающей среды (температура, влажность, электропроводность пола, наличие металлических масс и др.), в которой находится электрооборудование.

Согласно ПУЭ в отношении опасности электропоражения производственные и иные помещения и наружные электроустановки подразделяются на:

помещения с повышенной опасностью;

помещения особо опасные;

помещения без повышенной опасности;

территории размещения наружных электроустановок, которые в отношении опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в них одного из следующих условий опасности:

а) сырости, токопроводящей пыли;

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

в) высокой температуры воздуха;

г) возможности одновременного прикосновения человека с одной стороны к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п. и с другой стороны к металлическим корпусам электрооборудования. К помещениям с повышенной опасностью относятся все производственные помещения, характеризуемые относительной влажностью более 75 %, наличием токопроводящих пыли и полов, неотапливаемые помещения, а также помещения с температурой воздуха выше 35 °С.

Особо опасные помещения характеризуются следующими условиями:

а) особой сыростью (относительная влажность близка к 100%);

б) химически активной или органической средой;

в) наличием одновременно двух или более признаков повышенной опасности.

Например, к особо опасным помещениям относятся котельные, туннели и колодцы, котлованы при строительстве фундаментов и подземных сооружений, химические цеха, бани и прачечные, помещения для технической мойки, литейные и др. Наружные электроустановки также относятся к категориям особо опасных.

Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием признаков повышенной опасности или особой опасности. К таким помещениям можно отнести конторские помещения, чертежные залы, конструкторские бюро, комнаты отдыха, жилые комнаты и др.

Опасность поражения электрическим током существенно зависит от схемы электрической сети, конструкции электрических машин, аппаратов и приборов, способа электроснабжения, рабочего напряжения электроустановки, режима нейтрали источника питания, состояния изоляции электрооборудования, наличия ограждений и блокировок и др.

При рассмотрении защитных мер от поражения электрическим током необходимо руководствоваться указаниями ПУЭ (разд. I «Общие правила»), ГОСТ 12.1.019-79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования» и другими нормативными документами.